CN102874858B - 一种工业副产品石膏的α晶型生产装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种工业副产品石膏的α晶型生产装置及方法，本发明采用阵列排布管道并构建预热及反应装置，可实现连续生产，节约了设备及运行成本，大幅提高生产效率。该发明将整个反应分成预热和反应两个阶段，使转晶反应更加充分，本专利技术方案可以解决工业副产品石膏对环境的污染，符合国家节能减排、废弃物利用、可循环经济的政策。

Description

一种工业副产品石膏的α晶型生产装置及方法

技术领域

本发明涉及一种石膏生产装置及方法。尤其涉及一种工业副产品石膏的α晶型生产装置及方法。

背景技术

我国工业副产品石膏累积堆积量已超过数亿吨，其中包括脱硫石膏、磷石膏、氟石膏、柠檬石膏、钛石膏、硼石膏等。目前工业副产品石膏的综合利用率不到40%，绝大部分的工业副产品石膏仍作堆放和填埋处理。堆放这些工业副产石膏不仅占用大量的土地，增加企业负担，而且会污染环境和地下水资源。

我国每年各类石膏的消耗总量近亿吨，大多为天然石膏资源，且地下开采的占很大部分，开采成本高，加大了原材料成本。而我国天然石膏的总储量约为570亿吨，分别极不均匀，很多地区没有天然石膏资源，主导开采模式为乡镇小矿掠夺式开采，技术、设备、管理水平落后，致使资源得不到合理有效的利用，浪费较大。

工业副产石膏的处理及资源化的利用，对于相关企业的可持续发展和对有限的天然石膏资源的保护有着极为重要的社会效益和环保效益。且符合国家持续发展，节能利废的产业政策。

现有技术将工业副产品石膏转换成α晶型半水石膏均采用“液相法”，即先将工业副产品石膏制成粉状二水石膏，再通过反应釜进行高温高压下蒸煮后进行二次干燥和磨粉。通常过程中，需要多个不同反应条件的阶段，必须在多个反应釜之间移动。原料在各反应釜之间移动也费时费力。也有采用管道的生产装置，但该装置为一体式反应装置，不适合需要多个不同反应条件的阶段的石膏生成装置，并且不具备自动控制石膏生成。

发明内容

本发明解决的技术问题是：构建一种工业副产品石膏的α晶型生产装置及方法，克服现有技术生产α晶型半水石膏不能直接利用工业副产品石膏以及自动生产α晶型半水石膏的技术问题。

本发明的技术方案是：构建一种工业副产品石膏的α晶型生产装置，依次包括对混和液进行预热的预热单元、与转晶剂混合的混合单元、进行反应的反应单元、提供所述反应单元反应所需压力的加压单元、以及控制混和液在所述预热单元、所述混合单元、所述反应单元中的流量及其匹配的温度和压力的控制单元，所述预热单元包括阵列排布的密封管道和对管道加热和密封的第一密封箱体，所述反应单元包括阵列排布的密封管道和对管道加热和密封的第二密封箱体，工业副产品石膏通过预处理后得到具有预定比重、粒度及浓度的混合液，该混和液通过加压不间断被输送到所述预热单元的管道阵列进行预热，预热后的混和液通过所述混合单元与转晶剂混合后输送到所述反应单元的管道阵列，在第二密封箱体的加热及所述加压单元的加压下进行连续转晶反应，形成α晶型石膏溶液。

本发明的进一步技术方案是：所述混合单元包括加入转晶剂的转晶剂加入模块以及用于混和转晶剂和混和液的第三密封箱体。

本发明的进一步技术方案是：所述预热单元、所述反应单元的管道为多根阵列排布的直管。

本发明的进一步技术方案是：多根阵列排布的直管为分组平行排列。

本发明的进一步技术方案是：所述加压单元包括高压输送泵、压力反馈传感器。

本发明的进一步技术方案是：所述预热单元的第一密封箱体和所述反应单元的第二密封箱体均包括进行加热的加热模块，所述加热模块采用的热源为蒸汽、燃油、电热。

本发明的进一步技术方案是：还包括第一回流管道、混合单元的第三密封箱体，所述第一回流管道连接所述混合单元的第三密封箱体与置于所述加压单元中的管道。

本发明的进一步技术方案是：还包括放置预热前混和液的储液容器、第二回流管道，所述第二回流管道连接进入所述预热单元前的管道与所述储液容器。

本发明的进一步技术方案是：干燥α晶型石膏溶液的干燥设备。

本发明的进一步技术方案是：所述加压单元包括高压输送泵、压力反馈传感器。

本发明的技术方案是：提供一种工业副产品石膏的α晶型生产方法，依次包括对混和液进行预热的预热单元、与转晶剂混合的混合单元、进行反应的反应单元以及控制单元，所述预热单元包括阵列排布的密封管道，所述反应单元包括阵列排布的密封管道，所述控制单元控制混和液在所述预热单元、所述混合单元、所述反应单元中的流量及其匹配的温度和压力，α晶型生产方法包括如下步骤：

预处理：将工业副产品石膏处理成预定比重、粒度及浓度的混合液；

预热：将所述混合液通过管道不间断地输送到所述预热单元的管道阵列中加热进行预热；

混合转晶剂：将预热后的混合液通过管道不间断地输送到混合单元与转晶剂进行充分混合；

反应：所述反应单元的管道阵列接收所述混合单元混合后的混合液，在所述反应单元中，通过对所述反应单元管道阵列中混合液的加热和加压，使其进行连续转晶反应，形成α晶型石膏溶液。

本发明的进一步技术方案是：还包括对α晶型石膏溶液进行干燥。

本发明的技术效果是：构建一种工业副产品石膏的α晶型生产装置及方法，依次包括对混和液进行预热的预热单元、与转晶剂混合的混合单元、提供压力的加压单元、进行反应的反应单元，以及控制单元，所述预热单元包括阵列排布的密封管道和对管道加热和密封的第一密封箱体，所述反应单元包括阵列排布的密封管道和对管道加热和密封的第二密封箱体，工业副产品石膏通过预处理后达到预定的比重、粒度及浓度的混合液，该混和液通过加压不间断被输送到所述预热单元的管道阵列进行预热，预热后的混和液通过混合单元与转晶剂混合后输送到所述反应单元的管道阵列，在第二密封箱体的加热及所述加压单元的加压下进行连续转晶反应，形成α晶型石膏溶液，所述加压单元提供所述反应单元反应需要的压力,所述控制单元控制混和液在所述预热单元、所述混合单元、所述反应单元中的流量及其匹配的温度和压力。本发明采用阵列排布管道并构建预热及反应装置，可实现连续生产，节约了设备及运行成本，大幅提高生产效率。该发明将整个反应分成预热和反应两个阶段，使转晶反应更加充分，本专利技术方案可以解决工业副产品石膏对环境的污染，符合国家节能减排、废弃物利用、可循环经济的政策。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，对本发明技术方案进一步说明。

如图1所示，本发明的具体实施方式是：构建一种工业副产品石膏的α晶型生产装置，依次包括对混和液进行预热的预热单元1、与转晶剂混合的混合单元2、提供压力的加压单元3、进行反应的反应单元4以及控制单元5，所述预热单元1包括阵列排布的密封管道11和对管道加热和密封的第一密封箱体12，所述反应单元4包括阵列排布的密封管道41和对管道加热和密封的第二密封箱体42，工业副石膏通过预处理后达到预定的比重、粒度及浓度的混合液，该混和液通过加压不间断被输送到所述预热单元1的管道阵列11进行预热，预热后的混和液通过混合单元2与转晶剂混合后输送到所述反应单元4的管道阵列41，在第二密封箱体42的加热及所述加压单元3的加压下进行连续转晶反应，形成α晶型石膏溶液，所述加压单元3提供所述反应单元4反应需要的压力,所述控制单元5控制混和液在所述预热单元1、所述混合单元2、所述反应单元4中的流量及其匹配的温度和压力。

如图1所示，本发明的具体实施过程是：工业副产品石膏通过预处理后达到预定的比重、粒度及浓度的混合液，该混和液通过加压不间断被输送到所述预热单元1的管道阵列11进行预热，预热后的混和液通过混合单元2与转晶剂混合。具体实施例中，所述混合单元2包括加入转晶剂的转晶剂加入模块22以及用于混和转晶剂和混和液的第三密封箱体21,混合液在第三密封箱体21内得到充分的均匀混合。所述混合单元2混合后的混合液被不间断地输送到所述反应单元4的管道阵列41，在第二密封箱体42的加热及所述加压单元3的加压下进行连续转晶反应，形成α晶型石膏溶液，所述加压单元3提供所述反应单元4反应需要的压力,所述控制单元5控制混和液在所述预热单元1、所述混合单元2、所述反应单元4中的流量及其匹配的温度和压力。具体实施例中，所述加压单元3包括高压输送泵、压力反馈传感器。所述预热单元1的第一密封箱体12和所述反应单元4的第二密封箱体42均包括进行加热的加热模块，第一密封箱体12的加热模块13穿过第一密封箱体12的箱壁向第一密封箱体12内加热，第二密封箱体42的加热模块43穿过第二密封箱体42的箱壁向第二密封箱体42内加热，所述加热模块采用的热源为蒸汽、燃油、电热。

如图1所示，本发明的优选实施方式是：所述预热单元1、所述反应单元4的管道为多根阵列排布的直管。多根管道，有利于对混和液体的加热，采用直管，则有利于液体的流动。多根阵列排布的直管是无缝钢管分组平行排列的，每组的直管的数量是相同的。分组排列的直管构成管道阵列，可以根据实际需要方便进行扩产以及减产，便于流量控制，以使在流量控制过程中，流量更加均匀。

如图1所示，本发明的优选实施方式是：还包括第一回流管道8、混合单元2的第三密封箱体21，所述第一回流管道8连接所述混合单元2的第三密封箱体21与置于所述加压单元3中的管道。当进入反应单元4中的混合液体过多时，通过第一回流管道8将所述加压单元3中管道内的混合液体回流到所述混合单元2的第三密封箱体21中以控制流量。即，在进入反应单元4前严格控制流量，以获得更好地反应效果，使反应可控制。

如图1所示，本发明的优选实施方式是：还包括放置预热前混和液的储液容器9、第二回流管道10，所述第二回流管道10连接进入所述预热单元1前的管道与所述储液容器9。通过所述第二回流管道10将进入所述预热单元1管道阵列的混合液流量进行控制，多余的混合液流回所述储液容器9，以获得更好地反应效果，使反应可控制。

如图1所示，本发明的优选实施方式是：还包括干燥设备7，所述干燥设备7为喷射式干燥设备。具体实施例中，通过喷射式喷头6喷到喷射式干燥设备7中进行干燥，得到α晶型石膏的粉料。

如图1、图2所示，本发明的具体实施方式是：提供一种工业副产品石膏的α晶型生产方法，依次包括对混和液进行预热的预热单元1、与转晶剂混合的混合单元2、进行反应的反应单元4以及控制单元5，所述预热单元1包括阵列排布的密封管道11，所述反应单元4包括阵列排布的密封管道41，所述控制单元5控制混和液在所述预热单元1、所述混合单元2、所述反应单元4中的流量及其匹配的温度和压力，α晶型生产方法包括如下步骤：

步骤100：预处理，即：将工业副产品石膏处理成预定比重、粒度及浓度的混合液。

步骤200：预热，即：将所述混合液通过管道不间断地输送到所述预热单元1的管道阵列11中加热进行预热。

步骤300：混合转晶剂，即：将预热后的混合液通过管道不间断地输送到混合单元2与转晶剂进行充分混合。

步骤400：反应，即：所述反应单元4的管道阵列41接收所述混合单元2混合后的混合液，在所述反应单元4中，通过对所述反应单元4管道阵列41中混合液的加热和加压，使其进行连续转晶反应，形成α晶型石膏溶液。

如图1所示，本发明的具体实施过程是：工业副产品石膏通过预处理后达到预定的比重、粒度及浓度的混合液，该混和液通过加压不间断被输送到所述预热单元1的管道阵列11进行预热，预热后的混和液通过混合单元2与转晶剂混合。具体实施例中，所述混合单元2包括加入转晶剂的转晶剂加入模块22以及用于混和转晶剂和混和液的第三密封箱体21,混合液在第三密封箱体21内得到充分的均匀混合。所述混合单元2混合后的混合液被不间断地输送到所述反应单元4的管道阵列41，在第二密封箱体42的加热及所述加压单元3的加压下进行连续转晶反应，形成α晶型石膏溶液，所述加压单元3提供所述反应单元4反应需要的压力,所述控制单元5控制混和液在所述预热单元1、所述混合单元2、所述反应单元4中的流量及其匹配的温度和压力。具体实施例中，所述加压单元3包括高压输送泵、压力反馈传感器。所述预热单元1的第一密封箱体12和所述反应单元4的第二密封箱体42均包括进行加热的加热模块，第一密封箱体12的加热模块13穿过第一密封箱体12的箱壁向第一密封箱体12内加热，第二密封箱体42的加热模块43穿过第二密封箱体42的箱壁向第二密封箱体42内加热，所述加热模块采用的热源为蒸汽、燃油、电热。

如图1所示，本发明的优选实施方式是：还包括干燥设备7，所述干燥设备7为喷射式干燥设备。具体实施例中，通过喷射式喷头6喷到喷射式干燥设备7中进行干燥，得到α晶型石膏的粉料。

本发明的技术效果是：构建一种工业副产品石膏的α晶型生产装置，依次包括对混和液进行预热的预热单元1、与转晶剂混合的混合单元2、提供压力的加压单元3、进行反应的反应单元4以及控制单元5，所述预热单元1包括阵列排布的密封管道11和对管道加热和密封的第一密封箱体12，所述反应单元4包括阵列排布的密封管道41和对管道加热和密封的第二密封箱体42，工业副石膏通过预处理后达到预定的比重、粒度及浓度的混合液，该混和液通过加压不间断被输送到所述预热单元1的管道阵列11进行预热，预热后的混和液通过混合单元2与转晶剂混合后输送到所述反应单元4的管道阵列41，在第二密封箱体42的加热及所述加压单元3的加压下进行连续转晶反应，形成α晶型石膏溶液，所述加压单元3提供所述反应单元4反应需要的压力,所述控制单元5控制混和液在所述预热单元1、所述混合单元2、所述反应单元4中的流量及其匹配的温度和压力。本发明采用阵列排布管道并构建预热及反应装置，可实现连续生产，节约了设备及运行成本，大幅提高生产效率。该发明将整个反应分成预热和反应两个阶段，使转晶反应更加充分，本专利技术方案可以解决工业副产石膏对环境的污染，符合国家节能减排、废弃物利用、可循环经济的政策。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种工业副产石膏的α晶型生产装置，其特征在于，依次包括对混和液进行预热的预热单元、与转晶剂混合的混合单元、提供压力的加压单元、进行反应的反应单元以及控制单元，所述预热单元包括阵列排布的密封管道和对管道加热和密封的第一密封箱体，所述反应单元包括阵列排布的密封管道和对管道加热和密封的第二密封箱体，工业副石膏通过预处理后达到预定的比重、粒度及浓度的混合液，该混和液通过加压不间断被输送到所述预热单元的管道阵列进行预热，预热后的混和液通过所述混合单元与转晶剂混合后输送到所述反应单元的管道阵列，在第二密封箱体的加热及所述加压单元的加压下进行连续转晶反应，形成α晶型石膏溶液，所述加压单元提供所述反应单元反应需要的压力,所述控制单元控制混和液在所述预热单元、所述混合单元、所述反应单元中的流量及其匹配的温度和压力。

2.根据权利要求1所述一种工业副产石膏的α晶型生产装置，其特征在于，所述混合单元包括加入转晶剂的转晶剂加入模块以及用于混和转晶剂和容纳混和液的第三密封箱体。

3.根据权利要求1所述一种工业副产石膏的α晶型生产装置，其特征在于，所述预热单元、所述反应单元的管道为多根阵列排布的直管。

4.根据权利要求 3所述一种工业副产石膏的α晶型生产装置，其特征在于，多根阵列排布的直管是无缝钢管分组平行排列的，每组的直管的数量是相同的。

5.根据权利要求1所述的一种工业副产石膏的α晶型生产装置，其特征在于，所述加压单元包括高压输送泵、压力反馈传感器。

6.根据权利要求1所述一种工业副产石膏的α晶型生产装置，其特征在于，所述预热单元的第一密封箱体和所述反应单元的第二密封箱体均包括进行加热的加热模块，所述加热模块采用的热源为蒸汽、燃油、电热。

7.根据权利要求2所述一种工业副产石膏的α晶型生产装置，其特征在于，还包括第一回流管道，所述第一回流管道连接所述混合单元的第三密封箱体与置于所述加压单元中的管道。

8.根据权利要求1所述一种工业副产石膏的α晶型生产装置，其特征在于，还包括放置预热前混和液的储液容器、第二回流管道，所述第二回流管道连接进入所述预热单元前的管道与所述储液容器。

9.根据权利要求1所述一种工业副产石膏的α晶型生产装置，其特征在于，还包括干燥α晶型石膏溶液的干燥设备。

10.一种工业副产石膏的α晶型生产方法，其特征在于，依次包括对混和液进行预热的预热单元、与转晶剂混合的混合单元、进行反应的反应单元以及控制单元，所述预热单元包括阵列排布的密封管道，所述反应单元包括阵列排布的密封管道，所述控制单元控制混和液在所述预热单元、所述混合单元、所述反应单元中的流量及其匹配的温度和压力，α晶型生产方法包括如下步骤：

预处理：将工业副石膏处理成预定比重、粒度及浓度的混合液；

预热：将所述混合液通过管道不间断地输送到所述预热单元的管道阵列中加热进行预热；

混合转晶剂：将预热后的混合液通过管道不间断地输送到混合单元与转晶剂进行充分混合；

反应：所述反应单元的管道阵列接收所述混合单元混合后的混合液，在所述反应单元中，通过对所述反应单元管道阵列中混合液的加热和加压，使其进行连续转晶反应，形成α晶型石膏溶液。

11.根据权利要求10所述工业副产石膏的α晶型生产方法，其特征在于，还包括对α晶型石膏溶液进行干燥。